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KR101279911B1 - 오류 검출 및 처리 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석 광학 모니터링 시스템의 보정 - Google Patents

오류 검출 및 처리 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석 광학 모니터링 시스템의 보정 Download PDF

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KR101279911B1
KR101279911B1 KR1020097025537A KR20097025537A KR101279911B1 KR 101279911 B1 KR101279911 B1 KR 101279911B1 KR 1020097025537 A KR1020097025537 A KR 1020097025537A KR 20097025537 A KR20097025537 A KR 20097025537A KR 101279911 B1 KR101279911 B1 KR 101279911B1
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KR
South Korea
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spectrometer
light source
light
calibration
chamber
Prior art date
Application number
KR1020097025537A
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English (en)
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KR20100017693A (ko
Inventor
마이크 웨란
앤드류 윅스 쿠에니
케네스 시 하베이
존 더글라스 콜리스
Original Assignee
베러티 인스트루먼트, 인코퍼레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 베러티 인스트루먼트, 인코퍼레이티드 filed Critical 베러티 인스트루먼트, 인코퍼레이티드
Publication of KR20100017693A publication Critical patent/KR20100017693A/ko
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Abstract

본 발명은 오류 검출 및 프로세스 모니터링에서 이용되는 분광 장비의 방사 교정을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 처음에 기준 분광기는 지역 1차 표준(알려진 스펙트럼 밝기를 가지고 기준 표준에 측정 소급할 수 있는 교정된 광원)으로 교정된다. 다음으로 다른 분광기들은 지역 1차 표준보다는 기준 분광기로부터 교정된다. 이는 기준 분광기와 교정된 분광기 양쪽을 가지고 광원을 보는 것에 의해 달성된다. 교정되는 분광기로부터 출력은 기준 분광기의 출력과 비교되고, 다음으로 그 출력에 정합하도록 조정된다. 본 교정 처리는 두 단계로 수행될 수 있다. 첫번 째는 기준 분광기로 분광기를 교정하고, 다음은 플라즈마 챔버에서 협대역 광원으로 미세 조정한다. 선택적으로 플라즈마 챔버에 광학적으로 결합되는 동안 기준 분광기는 지역 1차 표준으로 교정될 수도 있다. 지역 1차 표준 교정 광원은 임시적으로 플라즈마 챔버 내에 위치하거나 기준 분광기를 교정하기 위한 챔버의 내부에 따라 배치되는 광 챔버 내에 위치할 수 있다. 다른 분광기들은 지역 1차 표준 교정 광원을 가지는 플라즈마 챔버에 결합된 동안 기준 분광기로 교정될 수 있기 때문에, 기준 분광기로 전체 광 경로에 있는 모든 구성 요소를 교정할 수 있다.

Description

오류 검출 및 처리 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석 광학 모니터링 시스템의 보정{CALIBRATION OF A RADIOMETRIC OPTICAL MONITORING SYSTEM USED FOR FAULT DETECTION AND PROCESS MONITORING}
[관련 출원의 상호 참조]
본 출원은, 본 발명의 양수인에게 양도된 2007년 5월 7일 출원되어 동시 계류 중인 미국 가출원 일련번호 60/928,377 "오류 검출 및 처리 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석 광학 모니터링 시스템의 보정"과, 2008년 4월 18일에 출원되어 동시 계류 중인 미국 가출원 일련번호 61/045,585 "오류 검출 및 처리 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석 광학 모니터링 시스템의 보정"과 관련되며, 그 우선권의 이익을 주장한다. 상기 출원들은 전체적으로 참조 되어 본 명세서에서 통합된다.
본 발명은 정확한 광학 방사 분광 측정을 얻는 것과 관련된 것으로, 보다 자세하게는 오류 검출 및 처리 모니터링을 위해 사용되는 분광 장비의 방사 분석 교정을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 처리(process) 분야에서, 웨이퍼로부터 집적회로 구조를 만들기 위해 반도체 웨이퍼 상에 금속을 선택적으로 제거하거나 증착하는 것은 잘 알려져 있다. 반응성 이온 에칭, 깊은-이온(deep-ion) 에칭, 스퍼터링(sputtering) 에칭 및 플라 즈마 에칭 등과 같은 몇 가지 타입의 에칭 처리를 적용하여 반도체 웨이퍼에서 금속을 제거할 수 있다. 웨이퍼 상에 금속을 증착하는 것은 화학 및 물리적 기상 증착, 증발(evaporative) 증착, 전자 빔 물리적 기상 증착, 스퍼터링 증착, 펄스 레이저 증착, 분자 빔 에피택시(epitaxy) 및 고속 산화 증착 등을 포함할 수 있다. 다른 제거 및 증착 처리도 알려져 있다. 이러한 처리들은 정교하게 제어되고 밀폐된 처리 챔버 내에서 수행되어진다. 정확한 양의 금속을 기판 웨이퍼 상에 증착하거나 제거해야 하기 때문에, 그 공정은 계속적으로 정확하게 모니터링 되고 종료 시간이나 특정 처리의 종점(endpoint)이 정확하게 결정되어야 한다. 챔버 처리를 광학적으로 모니터링하는 것은 진행 중인 처리에 대한 스테이지(stage) 또는 종점을 결정하기 위한 매우 유용한 도구 중에 하나이다. 예를 들어 챔버 내의 타겟으로부터 방사되거나 반사되는 빛의 미리 정해진 파장들을 스펙트럼 분석함으로써 일정한 알려진 방출선(emission line)들에 대해 챔버 내부를 광학적으로 분석할 수 있다. 대표적인 방법으로 OES(optical emission spectroscopy), 흡수 분광법(absorption spectroscopy), 반사 측정(reflectometry) 등이 있다. 일반적으로 광학 센서 또는 소스는 챔버 내의 타겟 영역을 관찰하기 유리한 지점에 챔버 외부에서 뷰포트(view port) 또는 창에 인접하게 배치된다.
챔버 처리들을 광학적으로 모니터링 하는데 한가지 문제점은 이러한 많은 처리 동안에 절대값을 정확하게 측정하기 어렵거나 불가능하다는 것이다. 이는 주로 광학 경로 상의 오염물 축적 때문이다. 예를 들어 광학 측정이 이루어지는 뷰포트(view port) 창의 클라우딩 때문이다. 따라서 종래 기술에서 알려진 보정 처리 는 이러한 해결되지 않은 문제들의 관점에서 주로 크게 발전해왔다. 분광기(spectrograph) 및 그와 연관된 분광 검출기를 전체 스펙트럼 범위에서 광대역 보정 기준을 이용하여 보정하는 것이 가능하나, 뷰포트 창이 거의 급작스럽게 클라우딩되기 때문에 때때로 정확도 레벨이 과도하게 고려되고, 따라서 다음 광학 측정의 정확도가 감소한다. 때때로 광학 뷰포트 창이 클라우딩 됨에 따라 분광기의 전체 스펙트럼 범위에 근사적으로 균일하게 영향이 있는 것으로 가정된다. 따라서 처리 및 진단 알고리즘에서의 절대값에 의존하지 않고도 윈도우 클라우딩에 따른 단점의 대부분은 다소간 보상된다. 따라서 많은 측정 처리는 절대값 보상보다는 상대값의 비교를 이용한다. 종래 기술은 처리 가스와 관련되는 특정 스펙트럼의 측정 정확도 및 뷰포트 창 상의 오염물 영향의 측정 정확도를 강조한다.
미국 특허 5,835,230 McAndrew, et al., "Method for Calibration of a Spectroscopic Sensor"는 광 빔이 측정 셀 내부로 내부 광 경로를 따라 통과하는 광 전송 창을 가지는 적어도 하나의 광 포트(light port)(또는 광 진입 포트 및 광 출구 포트)를 가지는 측정 셀을 이용하는 시스템이 개시된다. 또한 교정 시스템은 광 진입 포트를 통해 셀 안으로 들어가는 광 빔을 생성하는 광원과 광 출구 포트를 통해 셀을 나가는 광 빔을 측정하는 검출기를 포함하는 광학 챔버를 가진다. 가스 종류 및 운반 가스를 알려진 농도로 포함하는 교정 가스 스트림을 광학 챔버 내로 안내하는 가스 주입구가 광학 챔버에 연결된다. 다음으로 교정 가스 스트림의 분광 측정이 행해진다. 교정 시스템을 이용하면, 다양한 농도의 특정 가스 종(species) 및 운반 가스와 관련되는 분광기를 위해 스펙트럼 교정이 구현될 수 있다.
미국 특허 6,246,473 Smith, et al., "Method and Apparatus for Monitoring Plasma Processing Operations"는 현장에서(in-situ) 플라즈마 챔버 내의 뷰포트 창의 내외부 면의 측정을 위한 장치 및 교정 구조를 개시한다. 상기 장치는 창의 내부 표면이 플라즈마 처리 동안 처리 챔버로부터 방출되는 광에 미치는 영향이 있다면 이를 판정하기 위한 창 모니터링 또는 교정 모듈을 포함한다. 상기 교정은 플라즈마 처리 동안 얻어지는 광 방출 데이터와 연관되는 파장 변화, 밝기 변화 또는 모두를 처리한다. 필수적으로 상기 교정 장치는 이중 광 경로를 가진다. 하나의 경로는 처리 챔버 내부로부터 방출되는 광을 광학적으로 모니터링하기 위한 것이고, 다른 경로는 창의 내부 표면의 상태를 평가하기 위해 교정 광원으로부터 반사되는 광을 얻기 위한 것이다. 교정 광원(또는 광원들)은 외부에 위치하고 창의 표면에서 반사되는 교정 광을 투사하여 창의 전달도 비교를 한다. 특허 5,835,230 및 6,246,473는 전체적으로 참조되어 본 명세서에서 통합된다.
다른 부족한 점들 중에서, 상기 참조 문헌들은 챔버 내부로부터 분광 센서에 이르는 전체 광 경로를 따라 시스템을 교정하는데 관련된 문제는 다루지 않았다. 더욱이 종래 교정 기술은 지역 표준 교정 광원의 사용에 심하게 의존한다.
본 발명은 오류 검출 및 처리 모니터링에 이용되는 방사 분광 장비를 교정하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 처음에 강도, 안정성 및 운용 설계 요소와 같은 다양한 기준에 기초하여 기준 분광기가 선택된다. 초기 교정 단계에서, 상기 기준 분광기의 응답은 지역 1차 표준(공인된 표준에 측정 소급할(traceable) 수 있는 교정된 안정 광원, 또는 선택적으로 공인된 표준으로 측정 소급할 수 있는 교정된 광검출기와 결합되어 사용되는 비 교정된 안정 광원)으로 교정될 수 있다. 검사 대상(subject) 기준 분광기는 적어도 광을 스펙트럼으로 분산시키기 위한 분산 요소, 분광기로부터 스펙트럼 광을 원시 (비 교정된) 스펙트럼 밝기 데이터로 변환하기 위한 광 검출기, 및 처리 용량(원시 스펙트럼 밝기 데이터를 교정된 데이터로 변환하기 위한 소프트웨어 및/또는 펌웨어(firmware)를 포함한다. 분광기의 광학 경로 내의 모든 통풍로는 광 경로에 오존의 축적을 피하기 위해 순환되는 공기 또는 산소가 제거되야 한다. 일반적으로 램프 및 전원 공급기를 포함하는 지역 1차 표준 교정 광원은 모든 형태가 될 수 있으나 분광 장비를 교정하기 위해 설계되어야 하고, (국가 표준 기술 연구소(NIST)에 의해 공표된 표준 명세와 같은) 공인된 표준에 측정 소급할 수 있는 밝기와 정확도를 가져야 한다. 더욱이 표준 교정 광원은 실질적으로 두 개 이상의 분리된 특정 목적으로 설계된 표준 교정 광원일 수 있다. 예를 들어, 밝기 교정을 수행하기 위한 한 개 이상의 표준 광원과 파장 교정을 하기 위한 하나 이상의 표준 광원일 수 있다. 선택적으로 표준 교정 광원의 대역폭은 기준 분광기의 스펙트럼 범위를 포함해야 한다.
교정 단계의 초기 단계는 일반적으로 분광기의 제조업자의 영역에서 수행되지만, 최종 사용자의 위치에서 대신 수행될 수 있고 다음과 같이 진행될 수 있다. 원시 분광 데이터는 지역 1차 표준 교정 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 기준 분광기에 의해 생성된다. 원시 분광 데이터를 지역 1차 표준 교정 광원에 대해 알려진 스펙트럼 데이터를 비교함으로써, 일련의 기준 출력 보정 계수는 기준 분광기에 대해 구해질 수 있다. 이러한 기준 출력 교정 계수들은 원시 스펙트럼 데이터를 지역 1차 표준 교정 광원의 알려진 밝기에 정합하는 교정된 스펙트럼 데이터로 변환하는 출력 알고리즘과 연결되어 사용된다. 한번 교정되면, 기준 분광기는 그 스펙트럼 범위 내의 모든 광원에 대해 양으로 계산되는 분광 측정값을 만든다. 기준 분광기는 따라서 2차 표준으로 역할한다.
다음으로 기준 분광기의 응답은 분리 광원으로 하나 이상의 제품 분광기를 교정하기 위한 2차 표준으로 사용된다. 기준 분광기와 제품 분광기는 제품 기준 광원으로부터 스펙트럼 방사를 수신하고, 광에 대한 응답으로 분리 출력을 생성한다. 최적으로는 제품 기준 광원의 스펙트럼 대역폭은 제품 분광기의 스펙트럼 범위와 비슷해야 한다. 이 광원은 교정 광원일 필요는 없고, 그 정보는 기준 분광기에 의해 정확하게 측정되기 때문에 광의 정확한 스펙트럼 밝기를 알 필요는 없다. 기준 및 제품 분광기는 제품 기준 광원으로부터 동시에 광을 수신할 것이 기대되므로, 알려진 밝기의 안정 광원에 대한 요구가 제거된다. 선택적으로 제품 기준 광원이 비교적 안정적이면, 기준 및 제품 분광기로부터 출력은 연속적으로 얻어질 수 있다. 제품 분광기로부터 비 교정된 출력은 기준 분광기에 의해 만들어지는 교정된 출력과 비교된다. 그 비교에 기초하여, 일련의 제품 출력 교정 계수는 원시 출력을 제품 기준 광원의 알려진 밝기로 조정하기 위한 출력 알고리즘과 연결되어 사용되는 제품 분광기를 위해 구해질 수 있다. 한번 교정되면, 제품 분광기는 (기준 분광기와 유사한) 스펙트럼 범위 내로 모든 광원에 대해 양으로 계산되는 분광 측정값을 만든다. 제품 분광기의 교정은 표준 교정 광원을 사용하지 않고 얻어질 수 있음에 유의하라. 부가적인 제품 분광기들은 동일한 방법으로 교정될 수 있다. 그렇게 하면서, 본 발명은 다른 분광기 상에서 생성되는 스펙트럼 비교를 가능하게 하고, 보다 중요하게는 교정되었지만 다른 분광기를 이용하여 다른 처리 챔버로부터 얻어지는 결과의 양적인 비교를 용이하게 할 수 있다.
미리 정해진 간격 또는 미리 정해진 이용량 후에, 기준 분광기의 무결성은 지역 1차 표준에 대해 확인되어야 한다. 그리고 필요하면 재교정되어야 한다. 교정 사이의 변화량 또한 확인될 수 있다. 편차량이 미리 정해진 레벨보다 높으면, 기준 분광기 및/또는 표준 교정 광원의 안정성은 중요하고, 일상적인 유지 보수는 교정 시스템 상에서 수행되어야 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제품 분광기 및 광 결합 시스템은 단일 유닛처럼 함께 교정될 수 있다. 그렇게 함으로써, 분광기의 응답은 광 결합 시스템의 추가로 인해 생기는 스루풋(throughput)의 모든 차이에 대해 교정될 수 있다. 여기서 다시, 광 경로 내의 모든 통풍로는 광 경로 내의 오존의 축적을 피하기 위해 순환되는 공기 또는 산소를 제거해야 한다. 광 섬유는 광 결합 시스템에서 사용되면, 광 섬유는 제품 챔버와 함께 구성되는 것처럼 교정을 위해 동일하게 배치되어야 한다. 초기 교정 단계 동안 제품 구성이 알려지지 않으면, 교정을 위해 사용되는 광 섬유의 배치는 기록될 수 있고 교정 데이터와 함께 제조 기관에 보내질 수 있다. 그 방법에서, 제품 조작자는 초기 교정 단계 동안 배치와 동일한 제품 챔버와 함께 광 섬유의 배치를 구성할 수 있다.
스루풋(throughput)의 근소한 차이는 처리 챔버를 위한 광 섬유의 재구성 또는 수송 때문에 여전히 일어날 수 있다. 따라서 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 단일 유닛처럼 초기에 함께 교정된 제품 분광기 및 광 결합 시스템은 수송 또는 재구성 변화를 고려하여 미세 조정될 수 있다. 더욱이 이 미세 조정 교정 단계는 처리 챔버와 결합되는 유닛으로 인해 일어나는 스루풋의 변화를 또한 고려할 것이다. 교정 단계의 이 단계는 보통 프라즈마 챔버의 조작자에 의해 제조 기관에서 수행되는 것이 기대된다. 여기서 초기 교정 단계로부터 교정에서의 모든 변화들은 분광기의 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 일정한 것으로 가정된다. 따라서 단일 파장 광원(또는 협대역 광원)은 충분하다. 최적으로 단일 파장이 이용되면, 그 파장이 실행되는 처리 측정에서 유용한 스펙트럼 범위의 일 부분이 되도록 광원이 선택될 수 있다. 미세 조정 교정 단계는 단일 파장 광원을 위치시키는 것으로 시작되고, 광은 분광기에 의해 검출되도록 창을 통해 지나가야 한다. 교정 결과가 마음대로 다른 챔버 상에 복제될 수 있도록 광원은 각 처리 챔버 상에 동일한 위치에 놓여야 한다. 재생가능한 정렬을 보장하기 위한 메커니즘은 배치를 위한 광원과 함께 정렬/위치 설정 지그를 사용한다. 반복가능한 결과를 보장하기 위한 또 다른 메커니즘은 미리 정해진 위치에서 뷰 포트 창에 처리 챔버의 대향벽(opposing) 상에 위치하는 광원을 영구히 수용하기 위한 광 챔버를 만드는 것이다. 광 챔버는 광 원을 보호하기 위한 광 챔버 창을 가지고, 처리 챔버 내에 존재하는 다른 오염물과 플라즈마의 해로운 영향으로부터 광 챔버 창을 보호하기 위해 프로세싱 동안 폐쇄될 수 있는 셔터를 더 포함할 수 있다.
선택적으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 위에서 설명되는 분광기의 교정은 제조 기관에서 전체적으로 얻어질 수 있다. 따라서 제품 분광기는 광 결합 시스템을 통해 처리 챔버에 결합된다. 여기서 의도는 제품을 위해 분광기를 교정하는 것뿐만 아니라 처리 챔버 내부의 부분을 포함하는 분광기와 관련되는 광학 시스템의 모든 부분에 의해 발생되는 스루풋의 모든 변화를 위해 분광기를 교정한다. 교정은 일반적으로 위에서 설명된 것처럼, 먼저 지역 1차 표준 교정 광원을 플라즈마 광이 챔버 뷰 포트 창에 가장 잘 보이는 위치의 처리 챔버 내부에 (또는 분리 광원 챔버 내의 처리 챔버에 가깝게) 위치시키는 것으로 진행된다. 다음으로 분광기, 광 결합 시스템 및 처리 챔버는 위에서 일반적으로 설명한 것처럼 지역 1차 표준으로 교정된다. 결과적으로, 분리 분광기는 다음으로 지역 1차 표준으로 교정될 것이고, 그리고 그 교정들은 처리 챔버 내부의 부분을 포함하는 분광기와 관련되는 광학 시스템의 모든 부분에 의해 발생하는 스루풋의 변화를 고려한다.
선택적으로, 기준 분광기는 위에서 설명한 것처럼 교정될 수 있고, 기준 분광기의 응답은 다른 분광기를 교정하기 위해 사용된다. 초기에 기준 분광기는 선택되어, 처리 챔버 내부 또는 분리 광원 챔버 내의 처리 챔버와 가까운 곳에 위치하는 지역 1차 교정 광원으로부터 광을 수신하기 위해 처리 챔버에 결합된다. 다음으로 기준 분광기의 출력 응답은 다음 교정에서 다른 광원을 가지고 하나 이상의 분광기를 교정하기 위한 2차 기준으로서 사용될 수 있다. 교정의 이 부분 동안에, 제품 기준 광원은 지역 1차 표준 교정 광원을 위해 대체된다. 제품 분광기는 기준 분광기와 함께 챔버에 광학적으로 결합된다. 최적으로는 제품 분광기는 챔버로부터 광학 스펙트럼을 모니터하는데 사용될 것처럼 구성된다. 기준 및 제품 분광기는 제품 광원으로부터 동시에 광을 수신한다. 다음으로 제품 분광기의 출력은 위에서 설명한 것처럼 기준 분광기의 응답으로 교정될 수 있다. 다음으로 기준 분광기는 챔버로부터 분리될 수 있고, 위에서 설명한 것처럼 단지 제품 기준 광원을 이용하여 다른 챔버에 결합되는 다른 제품 분광기를 교정하는데 사용될 수 있다. 광 섬유 및 다른 광 결합 구성요소를 기준 분광기를 위해 각 챔버 상에 동일하게 배치되게 처리해야 한다. 제품 기준 분광기의 무결성은 처리 챔버에 기준 유닛을 결합하고, 그 출력을 동일 광원에 대한 처리 챔버의 출력과 비교함으로써 2차 표준인 기준 분광기의 출력에 대해 주기적으로 확인될 수 있다. 선택적으로 모든 챔버에 대해 지역 1차 표준으로 단 한번 교정에 의존하기보다는, 기준 분광기가 각 챔버에 대해 지역 1차 표준 교정 광원으로 재교정될 수도 있다. 다음으로 기준 분광기로부터 제품 기준 광원까지 교정된 출력 응답은 그 챔버에 결합되는 제품 분광기를 교정하는데 사용된다.
선택적으로 기준 분광기 및 제품 분광기들은 동시에 제품 광원으로부터 광을 수신하지 못할 수 있다. 이 경우, 기준 분광기는 초기에 처리 챔버에 광학적으로 결합되고, 제품 기준 광원으로부터 광을 수신한다. 교정된 스펙트럼 데이터는 기준 분광기를 사용하여 챔버를 위해 모아지고, 스펙트럼 데이터의 교정된 출력은 기록된다. 다음으로 기준 분광기는 처리 챔버로부터 제거된다. 그러한 측정값은 이제 제품 기준 광원을 가지고 제품 분광기를 교정하기 위한 2차 표준이 된다. 비교정된 제품 분광기는 처리 챔버에 결합되고 제품 기준 광원으로부터 광을 수신한다. 다음으로 그 출력은 기준 분광기로부터 기록된 스펙트럼 데이터의 교정된 출력을 사용하여 교정된다. 다음으로 처리는 다른 제품 분광기를 위해 다른 처리 챔버 상에서 반복될 수 있다.
본 발명의 신규하다고 믿어지는 특징은 첨부된 청구항들에 기재되어 있다. 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예, 부가적인 목적 및 이점 등은 첨부 도면과 함께 예시적인 실시예의 상세한 설명을 참고로 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 종래 기술로 알려진 분광 교정 시스템의 도면이다.
도 2A 및 도 2B는 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 분석 광학 시스템의 교정을 위한 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 시스템의 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버에 적합한 제품 분광기에서 교정 시스템의 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버에 적합하고 교정용 차폐 광 챔버를 포함하는 제품 분광기에서 교정 시스템의 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 챔버에 적합하고 광의 실 이미지를 플라즈마 챔버 내부로 투사하기 위한 렌즈 및/또는 거울을 포함하는 제품 분광기에서 교정 시스템의 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 1차 교정 표준에 측정 소급할 수 있는 2차 표준으로 복수의 제품 분광기의 응답을 교정하기 위한 일반 처리를 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 1차 교정 표준에 기준 분광기의 응답을 교정하기 위한 처리를 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 1차 표준에 측정 소급할 수 있는 2차 표준으로 제품 분광기의 응답을 교정하기 위한 처리를 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 1차 표준에 측정 소급할 수 있는 2차 표준으로 광학 결합 시스템의 출력물과 제품 분광기의 응답을 교정하기 위한 처리를 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 챔버에 결합된 동안에 지역 1차 표준에 측정 소급할 수 있는 2차 표준으로 광학 결합 시스템의 출력물 및 제품 분광기를 교정하기 위한 처리의 응답을 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 챔버에 결합된 동안에 광학 결합 시스템의 출력물 및 기준 분광기의 응답을 교정하기 위한 처리를 도시한 흐름도이다.
도 13은 표준 교정 표준에 관련되는 드리프트(drift)를 보여주기 위한 차트이다.
본 발명의 다른 특징들은 첨부한 도면 및 이하 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 종래 기술의 교정 시스템 416: 광 전달 장치(광 섬유)
102: 제품 분광기 420: 처리 챔버
103: 검출기 422: 처리 챔버 내부
104: 제품 광원 424: 웨이퍼 지지부
200: 분광기 교정 시스템 500: 챔버 교정 시스템
201: 분광기 교정 모듈 502: 제품 분광기
202: 제품 분광기(들) 503: 광 검출기
203: 광 검출기 507: 정렬 지그
204: 제품 기준 광원 509: 챔버 기준 광원
205: 교정된 분광기 출력 512: 챔버 창
206: 지역 1차 표준 교정 광원 514: 집광 장치
207: 비교정된 분광기 출력 516: 광 전달 장치(광 섬유)
208: 적분구 520: 처리 챔버
210: 기준 분광기 522: 처리 챔버의 내부
213: 광 검출기 524: 웨이퍼 지지부
300: 분광기 교정 시스템 540: 기준 광원 챔버
301: 분광기 교정 모듈 542: 광원 챔버 창
302: 제품 분광기 544: 광원 챔버 창 셔터
303: 광 검출기 600: 챔버 교정 시스템
304: 제품 기준 광원 602: 제품 분광기
305: 교정된 분광기 출력 603: 광 검출기
306: 지역 1차 표준 교정 광원 607: 정렬 지그
307: 비교정된 분광기 출력 609: 챔버 기준 광원
308: 적분구 612: 챔버 창
310: 기준 분광기 614: 집광 장치
313: 광 검출기 616: 광 전달 장치(광 섬유)
314: 집광 장치 620: 처리 챔버
316: 광 전달 장치(광 섬유) 622: 처리 챔버 내부
400: 챔버 교정 시스템 624: 웨이퍼 지지부
402: 제품 분광기 640: 기준 광원 챔버
403: 광 검출기 642: 광원 챔버 창
407: 정렬 지그 644: 광원 챔버 창 셔터
409; 챔버 기준 광원 646: 광원 렌즈(거울)
412: 챔버 창 648: 플라즈마 광 미믹(Mimic)
414: 집광 장치
광방출 분광법(optical emission spectroscopy, OES)은 플라즈마 상태를 모니터링하는 정밀 기술이다. 흔히 반도체 산업에서의 에칭, 증착, 또는 다른 범용의 플라즈마 환경을 사용하는 산업 공정에서와 같이 플라즈마 환경의 일련의 조건을 가급적 실제와 근접하게 재생성하는 것이 바람직하다. 다수의 처리 챔버들을 동일한 조건으로 만드는 것이 때로는 유리하다. 이와 달리 하나의 처리 챔버를 특정한 이전 상태로 되돌리는 것이 어떤 상황에서는 도움이 될 수 있다. 광방출 분 광법은 이렇게 하는 수단을 제공한다. 플라즈마로부터의 광방출은 많은 별개의 원자 및 분자 상태들에 기인한다. 이러한 방출의 일치 및 상대적 강도는 플라즈마의 정확한 상태를 알려주는 민감한 지표가 된다. 따라서 주어진 시간에 플라즈마 챔버로부터의 광학 스펙트럼을 모니터링하고 기록함으로써, 적어도 이론 상, 더 뒤의 시간에 챔버를 조정할 수 있고 심지어 다른 챔버를 조정할 수도 있으며, 광방출 스펙트럼의 상태, 즉 플라즈마 상태를 재생성할 수 있다.
광방출 스펙트럼은 플라즈마 상태에 민감하기 때문에 종종 몇몇 중요 처리 파라미터의 값이 광학 스펙트럼 분석, 특히 방출 강도로부터 추론될 수 있다고 알려져 있다. 따라서 광학 스펙트럼은 또한 플라즈마 제어용 피드백 시스템의 한 부분으로서 또는 몇몇 중요 처리 파라미터를 측정하는 도구로서 이용될 수 있다.
그러나 이러한 것을 구현하는 데 어려움이 존재한다. 산업상의 플라즈마 도구에서 광학 스펙트럼을 모니터링 하는 통상적인 방법은 광 검출기 배열 기반(photodetector-array-based) 광학 분광계와 챔버 내부의 플라즈마로부터 분광계로 광을 가져오는 광학 커플링 시스템으로 이루어진 광학 모니터링 시스템을 사용하는 것이다. 광학 스펙트럼은 특정 시간 간격으로 반복되는 한 세트의 스펙트럼 협대역에서 일련의 광 강도 측정량으로 기록된다. 어려운 점은 기록된 스펙트럼이 플라즈마에 의하여 방출된 광 성질에 의해서라기보다 다른 요소에 의하여 영향을 받는다는 것이다. 이러한 요소는 광학 커플링 시스템의 상태뿐만 아니라 분광계의 파장과 강도 교정을 포함한다. 이러한 응용에서 사용되는 전형적인 분광계는 동일한 입력 광원에 노출되면 하나의 반응이 다른 것의 반응에 부합하도록 반드시 교정 될 필요가 없다. 다른 문제는 플라즈마 챔버의 창이 미지의 광 파편을 흡수하거나 흩뿌리는 오염물로 뒤덮일 수 있다는 것이다. 또 다른 문제는 커플링 시스템의 효율이 피할 수 없는 교란이나 설정의 변화에 반응하여 변할 수 있다는 것이다. 위에서 언급한 목적의 광방출 스펙트럼 모니터링의 잠재력을 충분히 이용하기 위하여, 기록된 스펙트럼에서 관측된 어떠한 변화도 챔버에서 일어나는 광방출에서 실제로 변화하는 것에 기여될 수 있도록, 외부에서 발생한 영향을 제거하거나 보상하는 것이 바람직하다.
이러한 외부 영향을 제거하거나 적어도 정량화하는 하나의 시도가 스미스의 미국 특허 번호 6,246,473에 개시되어 있다. 거기서 예를 들면 윈도우 커플링으로 인하여 일어나는 변화를 보상하기 위하여, 처리 챔버 외부에 있는 광원이 분광계, 광학 커플링 시스템, 또는 둘 모두를 교정하는 데 사용된다. 교정 장치는 두 개의 광경로를 가지며, 하나의 광경로는 창을 통과하는 광을 측정하는 데 사용되고, 다른 광경로는 창 표면을 반사하는 외부 교정 광원을 사용하여 창의 내부 표면 상태를 평가하는 데 사용된다. 두 번째 광경로는 처리 챔버 외부에 있는 하나 이상의 교정 광원에서 끝난다. 이러한 방법론의 이점은 적어도 분광기에 있어서 광학 뷰포트 창의 내부 표면의 스루풋(throughput)과 관련하여, 챔버 상태가 교정 광원에 조절될 수 있으며, 따라서 앞으로의 상태도 초기의 교정 측정과 비교될 수 있다는 것이다. 뷰포트 창의 혼탁으로 인하여 발생하는 전송 변화는 인식될 수 있으며 제조 중에 광학 측정을 조절하는 데 사용되는 교정 상태와 비교될 수 있다. 이러한 방법은 스루풋 경로 상태를 정하는 외부 교정 광원에 의지한다.
작업자가 동일한 챔버로부터의 광학 측정량을 비교할 수 있을 뿐만 아니라 다른 챔버로부터 획득된 측정량을 비교할 수 있도록 외부 영향을 다룰 수 있는 접근법이 요구된다. 더하여 이러한 접근법에서 교정 광원에 의존하는 것을 제한하는 것이 유리하다.
본 발명의 한 예시적 실시예에 따른 안정된 광학 분광기는 안정된 광학 커플링 시스템과 결합되어 있으며, 결합된 광학 커플링 시스템의 스루풋뿐만 아니라 상기 분광기의 반응은 광학 측정량이 의도대로 복제될 수 있도록 교정되어 있다. 분광기는 일정한 입력 광 수준에 대하여 출력 변동이 챔버 대 챔버 변동과 측정되는 처리 변동에 비하여 작다는 관점에서 안정되어야 한다. 적절한 설계에 의하여 분광기가 안정하도록 설계될 수 있다. 그러한 설계의 주요 요소는 기계적 강도, 검출기 및 전자회로의 온도 안정화, 그리고 자외선이 검출되는 인광체(phosphors)의 사용 회피 등이 있다. 텍사스 캐롤튼의 베리티 인스트루먼트 주식회사의 SD1024 분광기(SD1024 spectrograph available from Verity Instruments, Inc. of Carrollton, Texas)는 적절히 안정된 분광기의 한 예이다. 반도체 산업에서 광 측정을 수행하는 데 통상 사용되는 분광기는 일반적으로 기능적으로 분리된 적어도 3개의 구성 요소, 광을 스펙트럼 안으로 분산하는 광 분산 요소, 특정 파장에서의 스펙트럼 강도를 전자적 데이터 형태의 강도로 변환하는 광 검출기, 그리고 전자적 데이터 형태의 강도를 교정된 데이터로 변환할 수 있는 처리 능력을 구비한 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 포함한다. 따라서 전형적인 분광기는 적어도 하나의 광학 포트, 광 커플러 또는 광을 수신하는 광학 요소, 그리고 하나 이상의 데이터 연결, 포트, 또는 데이터를 송수신하는 다른 데이터 전송 요소 및 수행할 수 있는 프로그램 코드를 포함할 것이다. 이하에서 이러한 요소들은 분광기와 결합하여 참조될 것이다. 어떤 문장에서는 분광기라는 용어가 하나의 분광기와 검출기의 결합으로서 이해될 수 있으며, 다른 문장에서는 이 둘이 서로 분리되어 있는 장치로 고려될 수 있다는 것을 이해할 필요가 있다. 검출기의 정확한 선택은 기록되는 광의 파장에 의존하므로 여기서 그 용어를 사용하는 것은 분광기와 검출기가 분리되어 있다고 인정하는 것이다.
좀 더 명확하게는 광학 커플링 시스템과 관련하여 두 개의 주요 요소가 분광기의 반응에 기여하는 외부 영향과 관련하여 고려되어야 한다. 이 중 더 중요한 요소는 처리 챔버의 광학 뷰포트 창이다. 챔버 내의 반응 가스의 활동으로 인하여 내부 표면이 오염되거나 식각되는 경향이 있으므로 창의 전송 성질을 유지하는 데 몇 개의 단계가 취해질 필요가 있다. 위에서 언급한 6,246,473에서의 논의와 같이 이러한 문제에 접근하는 몇 개의 기법이 있다. 그러나 최근에 뷰포트 창을 오염으로부터 보호하는 좀 더 확실한 방법이 하비(Harvey)의 미국특허 출원번호 11/726,958 “창을 보호하는 멀티채널 배열(Multichannel Array as Window Protection)”에서 개시되었으며, 이 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었고 본 출원에 온전히 통합되어 참조된다. 거기에서 멀티채널 배열은 뷰포트 창과 처리 챔버 내부 사이에 배치된다. 한 실시예에서, 창 챔버는 뷰포트 창과 멀티채널 배열 사이에 형성되며, 이것은 처리 가스로 가압된다. 채널의 수 및 채널 개개의 크기는 처리 가스가 매우 낮은 비율로 반응 챔버 내부로 유입되어 이들이 뷰포트 창 에 도달하기 전에 제품 챔버에서 제품 챔버 내부로 되돌아가는 어떠한 오염물도 청소할 수 있도록 그러나 챔버 안에서 제품 가스의 흐름에 간섭하지 않도록 설계된다. 오염물이나 반응 식각 복합물이 뷰포트 창에 접촉하지 않으므로 그것의 전송은 일정하게 유지된다.
분광기 반응에 영향을 주는 외부 영향으로 고려되어야 하는 광학 커플링 시스템의 두 번째 요소는 광을 뷰포트 창에서 분광기로 이끄는 메커니즘이다. 뷰포트 창과 분광기 사이의 광경로는 분광기의 스펙트럼 범위 전체에 걸쳐 광학적으로 안정되어야 한다. 가장 단순한 접근 방법은 분광기를 직접 뷰포트 창 뒤에 두는 것이다. 이것은 의도된 시야가 분광기의 조리개 수와 잘 정합된다면 허용할 수 있는 접근 방법이 된다. 만일 그렇지 않다면 렌즈 또는 거울은 시야를 분광기의 허용 각도에 정합시키도록 요구된다. 결합 안정성을 유지할 수 있도록 기계적 강도를 확실하게 하는 것이 필요하다. 또한 단파 자외선 방사가 존재하면 노출 과도에 의한 반전 현상이 방지되도록 렌즈 물질 또는 거울 코팅을 선택하는 것이 필요하다. 또 다른 비안정화 유발원은 공기 경로에서 산소나 오존에 의한 광 흡수이다. 또한 250nm 파장 아래의 광이 존재하면, 분광기의 내부 볼륨과 창과 분광기 사이의 공간을 깨끗이 하거나, 생성된 어떠한 오존도 치환할 수 있는 그 공간을 환기시킬 필요가 있다.
분광기가 편리한 위치에 배치되는 것을 허용하므로 광섬유 커플링은 광학 모니터링 응용에서 바람직하다. 광섬유 커플링은 안정된 커플링 시스템을 위한 특별한 문제를 제공한다. 첫째로 광섬유 전송은 자외선 방사에 노출됨에 따라 열화되 기 쉽다. 자외선 방사가 모니터되는 스펙트럼에 있다면 자외선 방사에 저항력이 있는 광섬유 요소를 주의를 기울여 선택하여야 한다. 몇 개의 기술(예를 들면, 매사추세츠, 이스트 롱메도우의 세람옵텍의 옵트란 자외선 비과다노출 실리카 섬유, Optran UV non-solarizing silica fiber from CeramOptec, of East Longmeadow, Massachusetts)이 이러한 효과를 최소화하는 데 유용한데, 이를 테면 2004년 4월 포토닉스 유럽 SPIE 컨퍼런스에서 발표한 스쿠트니크 등의 SPIE 논문 번호 5465-37 “높은 조리개 수 신뢰도를 가지는 자외선 비과다노출 광섬유(Reliability of High NA, UV Non-Solarizing Optical Fibers)”를 들 수 있으며 이것은 본 출원에 온전히 통합되어 참조된다.
자외선 방사 문제에 대한 또 다른 접근 방법으로서 컷오프 파장 아래의 방사를 필터로 적극적으로 걸러내는 것이다. 이것은 잠재적으로 처리 모니터링, 오류 검출 및 종점(endpoint) 목적을 위한 광학 스펙트럼의 유용성을 감소시키는 반면에 그것은 섬유 전송을 더 안정하게 하고 따라서 유익한 절충을 나타낼 수 있다. 광섬유를 사용하는 데 두 번째 문제는 광섬유 전송이 그 변화가 길이에 따라 어디에서 일어나는지에 상관없이 섬유 위치의 변화에 영향을 받을 수 있다는 것이다. 광섬유 또는 광섬유 다발의 벤드 반경의 작은 변화가 이러한 응용 관계에 있어서 중요한 량까지 스루풋을 변하게 할 수 있다. 따라서 분광기가 교정 후 새로운 위치, 예를 들면 제조 설비로 이동된다면 교정 중에 사용된 처리 챔버에 결합될 때 정확한 공간 구성을 재연하도록 주의를 기울여야 한다. 특정한 섬유 배치는 교정 시에 기록될지도 모르며 이러한 정보는 사용될 장비가 있는 위치로 전송될지도 모른다. 그렇다면 그 정보는 목적지 설비에서 광섬유를 재구성하는 데 사용될 수 있다. 이와 달리, 설치 위치에 대한 제약은 우선 목적지 측에서 결정될지도 모르며, 이들 제약은 제조업자에게 돌아갈지도 모른다. 그러면 제조업자는 목적지 설비에서 위치가 정해지는 것처럼 정확하게 교정 동안에 광섬유의 위치를 정할 수 있다.
분광기로 수송되는 견고한 도관에 광섬유를 가두는 것은 또 다른 선택 사항이며, 그것에 의하여 교정을 위한 위치 배열이 원거리의 설치 측에서 복제될 것을 확실하게 할 수 있다. 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 광섬유는 액체 광 가이드로 대체될 수 있다. 액체 광 가이드는 종래의 유리 광섬유에 비하여 작은 위치 변화에 덜 민감하다. 그러한 액체 광 가이드의 한 예는 독일, 다이젠호펜, 메디찌니쉬-테크니쉐 게라테 엠베에이취, 루마텍 게젤샤프트 회사의 시리즈 250 액체 광 가이드(Series 250 Liquid Light Guide available from Lumatec Gesellschaft fr medizinisch-technische Gerate mbH, Deisenhofen, Germany)이다.
마지막으로 분광기의 응답을 교정하는 수단이 필요하다. 분광계 및 광 섬유 커플러가 사용되면, 유닛 단위로 함께 교정될 수 있다. 따라서 교정 중에 광 커플러에 대한 외부 영향을 고려할 수 있다. 분광계의 방사 분석 교정을 제공하는 기술이 공지되어 있다. 그러한 예는 "분광 방사 분석 검출기 측정(Spectroradiometric Detector Measurements)", 라라손(Larason) 등, NIST 특별 발행본 250-41, (/physics.mist.gov/Divisions/Div844/facilities/phdet/pdf /sp250-41.pdf 웹에서 이용가능함)에서 전체적으로 통합되어 참조 된다.
도 1은 종래 기술로 알려진 분광기 교정 시스템의 도면이다.
종종 이러한 교정은 분광기의 제조업자에서 이루어지지만, 최종 사용자에 의해 수행될 수도 있다. 분광기(102)는 방사원(radiation source: 104)으로부터 스펙트럼 방사를 수신하고, 광을 스펙트럼으로 분산시킨다. 광 검출기(103)는 분광기(102)로부터 스펙트럼을 수신하고 원시 스펙트럼 밝기 데이터(raw spectral intensity data)(다르게는 비 교정된 스펙트럼 데이터으로 인용되는 데이터)로 변환한다. 방사원(104)의 밝기와 파장을 알면, 분광기(102)와 광 검출기(103)에서 그 값들을 교정할 수 있다. 이하에서 광학 분광기는 적절한 구성 참조 번호와 함께 분광기/검출기로써 선택적으로 참조되거나, 분광기 및 검출기를 위한 적절한 구성 참조 번호와 함께 단지 분광기로 참조될 수도 있다.
종종 종래 기술의 방사 교정을 위해 이용되는 광원은 그 파장(또는 협대역 광원)에 대응하여 알려져 있는 하나의 기준 밝기를 가지는 단일 파장을 가진다. 이 경우에, 단일 파장 광원은 분광기/검출기(102/103)에서 수신되고 원시 스펙트럼 데이터는 그 파장에서 생성된다. 원시 스펙트럼 데이터는 그 파장에 대해 알려진 기준 밝기 데이터와 비교되고, 출력 교정 계수는 밝기 비교로부터 구해진다. 출력 교정 계수는 분광기에 의해 측정되는 모든 파장에 적용되어, 분광기에 의해 생성되는 원시 스펙트럼 데이터를 교정된 스펙트럼 데이터로 변환하여 출력할 수 있다. 선택적으로 방사원(104)은 알려진 스펙트럼 밝기를 가지는 표준 광대역 광원일 수 있다. 그 경우에 분리 기준 출력 보정 계수는 분광기/검출기(102/103)의 스펙트럼 범위 내에 있는 각 파장에 대해 구해진다.
적어도 초기 단계에서는 본 발명은 지역 1차 교정 표준에 의존하는 것이 기 대된다. 관련 기술 분야에서 사용되고 받아들여지는 용어에 따르면, 용어 "1차 표준(primary standard)"은 "가장 높은 도량형적 품질(metrological qualities)을 가지도록 설계되거나 폭 넓게 인정되고, 그 값이 동일한 양의 다른 표준에 관계없이 인정될 수 있는 표준"으로 인용된다(NIST 웹사이트의 정의 섹션을 참조). 이하에서, 용어 "지역 1차 표준"은 공인된 표준, 예를 들면 교정을 위해 보통 지역적으로 이용되는 적절한 NIST 표준에 측정 소급할(traceable) 수 있는 특성을 가지는 1차 표준으로 인용된다. 지역 1차 표준은 주어진 연구실 또는 설비에서 가장 최상의 표준이다. 예를 들어, 지역 1차 표준 교정 광원은 공인된 표준에 측정 소급할 수 있는 스펙트럼 밝기 및 정확도를 가지는 모든 안정된 광원일 수 있으며, 예컨대 적절한 NIST 광원일 수 있다. 지역 1차 표준 교정 광원은 캘리포니아 얼바인(Irvine)의 뉴포트(Newport) 사(社)와 같은 기술적 광원의 배포자 및/또는 제조업자로부터 점차적으로 이용가능할 수 있다. 그러나 최상으로는 본 교정 절차는 종래 기술에서 공통적인 지역 1차 표준에만 의존하지 않아야 한다. 알려지고 일정한 출력의 광원을 특히 300nm 파장 이하의 자외선을 포함하는 넓은 파장 범위에서 구현하는 것은 어렵고 많은 비용이 든다. 더욱이 모든 광원, 심지어 NIST 전구조차도 동작 시간에 대한 함수로써 편차가 발생하기 쉽다(예컨대 도 13에서 예시되는 NIST 교정 광원의 밝기 편차(drift)를 참조하라). 따라서 최상으로는 교정 절차는 기준 원(source)으로 지역 1차 표준에만 의존하지 않아야 한다.
본 발명의 일 실시에에 따르면, 단일 분광기 시스템이 기준 유닛으로써 설계된다. 그리고 다른 분광기의 응답은 광원에 대한 기준 분광기의 응답으로 교정된 다. 기준 분광기는 종래 기술의 적절한 방법으로 교정될 수 있다. 따라서 기준 분광기는 예를 들면 지역 1차 표준 교정 광원을 측정 소급할 수 있는 2차 표준으로써 역할한다. 그러므로 다른 분광기들을 교정하기 위해 사용되는 광원은 교정 광원을 필요로 하지 않는다. 그리고 광원의 정확한 스펙트럼 밝기들도 기준 분광기에 의해 정확하게 측정되기 때문에 알 필요가 없다. 기준 분광기로서 하나의 분광기를 사용하는 것은 복수의 분광기 시스템이 기준 분광기와 동일한 응답을 가지는 것을 보장한다. 그리고 1차 표준에 모두 측정소급할 수 있다. 따라서 교정된 광원에 대한 요구가 이러한 분광기들에서는 제거된다.
더욱이 본 발명은 본 발명을 수행하기 위한 특수 목적의 분광기 장비의 사용을 필요로 하지 않는다. 기계적 강도, 검출기 및 전자기기의 온도 안정성, 및 자외선 검출을 위한 인광체 사용의 회피 등 위에서 부과된 조건들이 주어지면, 종래 기술에서 알려진 광학 분광기는 본 목적에 적합하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 1차 표준에 측정소급할 수 있는 2차 표준으로 복수의 제품 분광기의 응답을 교정하기 위한 일반적인 처리를 도시한 흐름도이다. 본 처리는 알려진 스펙트럼 밝기를 가지는 지역 1차 표준 교정 광원으로 기준 분광기의 응답을 교정하는 것으로 시작된다(단계 702). 아래에서 자세히 설명되겠지만, 광학 분광기는 그 기계적 강도, 온도 안정성 등을 포함하는 몇 가지 기준에 기초하여 기준 유닛으로 선택된다. 적합한 지역 1차 표준 교정 광원은 실제로는 2개 또는 그보다 많은 교정 광원일 수 있지만, 각각은 NIST 측정소급할 수 있는 정확도와 스펙트럼 밝기를 가져야 한다. 지역 1차 표준 교정 광원으로 분광계 의 방사 교정을 제공하는 기술은 잘 알려져 있고, 모든 적합한 기술이 본 발명의 범위와 의도를 손상시킴 없이 기준 분광기 교정을 위해 이용될 수 있다. 선택적으로 기준 분광기는 공인된 표준을 측정 소급할 수 있는 지역 1차 표준으로 역할하는 교정된 광검출기(도시되지 않음)로 교정될 수 있다. 여기서 기준 분광기는 예를 들면 잘 알려진 대체 방법을 이용하여 교정될 수 있다. 이 경우, 비 교정된 안정 광원(stable light)은 교정된 광 검출기와 결합되어 사용되고, 기준 분광기의 응답은 비 교정된 광원에 대한 지역 1차 표준 교정된 광검출기의 응답으로 교정된다. 다른 경우에 한번 교정되면, 기준 분광기는 다른 분광기를 교정할 수 있는 2차 표준으로 역할을 한다. 따라서 기준 분광기는 그 스펙트럼 범위 내에서 모든 광원에 대한 정량적 분광 측정을 제공할 것이 기대된다.
기준 분광기의 응답이 교정되면, 기준 유닛과 다른 분광기가 동일한 소스로부터 방사선(radiation)을 수신할 때, 기준 유닛에 의해 이루어지는 측정은 다른 분광기의 응답을 교정하기 위한 2차 표준으로서 사용될 수 있다. 그러한 교정들은 지역 1차 표준 교정 광원의 이용 가능성에 의존하지 않기 때문에, 제품 광원은 제조 과정 동안 분광기를 교정하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 기준 분광기는 제품 광원으로부터 광을 수신하고, 그 응답으로 스펙트럼 밝기 정보의 교정된 출력을 만든다(단계 704). 기준 분광기에 의해 생성되어 교정된 밝기는 제품 광원에 의해 생성되는 광을 이용하는 다른 분광기를 교정하는데 이용될 수 있다(단계 706). 이러한 방법으로 교정된 분광기는 기준 분광기의 측정과 비교할 수 있는 정량 분광 측정을 만들 수 있다. 더욱이 지역 1차 표준 교정 광원 사용을 제품 분광기를 교 정하는데서 제거함에 따라, 지역 1차 표준을 사용하지 않고도 이러한 결과들을 이룰 수 있다. 그러나 지역 1차 교정에 대응하는 기준 분광기의 교정을 주기적으로 확인하기 위해 지역 1차 표준 교정 광원이 이용가능할 수 있다(단계 708). 본 교정 처리는 제조 설비에서 구현되거나 최종 사용자 단에서 구현될 수 있다. 본 발명의 보다 구체적인 양상은 아래에서 설명되는 다이아그램과 흐름도를 참조하여 보다 잘 이해될 것이다.
도 2A 및 2B는 도 7에 도시된 흐름도에 관해서 위에서 바로 설명되었던 방법과 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사 분석 광학 시스템의 교정을 위한 시스템을 도시한다. 도 2A는 기준 분광기를 교정하기 위한 예시적인 시스템의 부분을 나타내고, 도 2B는 기준 분광기를 사용하고 지역 1차 표준 교정 광원 없이 복수의 제품 분광기를 교정하기 위한 예시적인 시스템의 부분을 나타낸다. 여기서 용어 "제품 분광기(production spectrograph)"는 교정을 위해 지역 1차 표준 교정 광원을 이용하지 않고 대신에 보다 일반적으로 이용가능한 광원으로 기준 분광기의 응답을 교정하는분광기를 구별하기 위해 사용된다. 이러한 분광기들은 제조 환경에서 아래에서 설명되는 것처럼 교정될 수 있는 동시에, 이 교정 기술은 제조 또는 제조업체의 환경에 결코 제한되지 않는다. 도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 분광기 시스템을 이용하여 방사 분석 광학 시스템을 교정하기 위한 처리를 도시하는 흐름도이다. 보다 자세하게는 도 8에 도시된 흐름도는 지역 1차 표준 교정 광원으로 기준 분광기의 응답을 교정하기 위한 처리를 나타내고, 도 9에 예시되는 흐름도는 지역 1차 표준으로 측정 소급할 수 있는 2차 기준 표준으로 제품 분광기 의 응답을 교정하기 위한 처리를 나타내며, 각각은 본 발명의 실시예에 따른다.
다시 도 2A 및 도 8로 돌아가면, 기준 분광기/검출기(210/213) 및 지역 1차 표준 교정 광원(206)은 적분구(208) 상의 포트(port)에 각각 광학적으로 결합된다. 위에서 언급한 것처럼, 기준으로 선택된 분광기는 일정한 입력 광 레벨에 대해 안정적이어야 하고, 그 출력의 편차는 챔버-대-챔버 편차 및 처리 편차에 비교하여 작아야 한다(단계 802). 결과적으로 기준 분광기는 1) 기계적 강도, 2) 온도에 안정적인 검출기 및 3) 자외선(UV) 검출을 위한 인광체(Phosphors)에 바람직하게는 의존하지 않는 전자 장비를 가져야한다. 보다 쉽게 검출될 수 있게 자외선을 보다 긴 파장의 광으로 변환하는 인광체는 방사선에 연장 노출에 따라 그들의 전환 효율(conversion efficiency)을 변경할 수 있다. 지역 1차 표준 교정 광원은 교정을 위해 제공된다(단계 804).
광은 적분구(208)를 통해 분광기/검출기(210/213)에 의해 지역 1차 표준(206)으로부터 수신된다. 일반적으로 적분구는 관련 기술 분야에서 일반적으로 이해되는 광 수집기(light collector)처럼 기능한다. 내부 표면 상의 임의의 점에서 반사되는 광선은 모든 다른 내부 표면 점들에 균등하게 분산된다. 그리고 그와 비슷한 광의 원 방향에 대한 영향은 최소화된다(적절한 적분구는 뉴포트 사(社)로부터 구할 수 있다). 적분구의 사용이 본 발명에서 반드시 필수적인 것은 아니지만, 최선으로는 분광기의 진입 슬릿(slit)을 채워서 방사선의 균일한 분산을 생성하는 수단이 제공되어야 한다.
기준 분광기/검출기(210/213)는 지역 1차 표준 교정 광원(206)으로부터 광을 수신하여 응답으로 원시 또는 교정되지 않은 출력을 생성한다(단계 808). 그 출력은 지역 1차 표준 교정 광원(206)에 대해 알려진 스펙트럼 밝기와 비교된다(단계 810). 일련의 기준 출력 보정 계수는 그 비교에 기반하여 기준 분광기/검출기(210/213)에 대해 구해질 수 있다(단계 812). 이 비교는 내부적으로 기준 분광기/검출기(210/213)에서 만들어지거나, 분광기 교정 모듈(201)에서 수행될 수 있다. 분광기 교정 모듈(201)은 기준 분광기/검출기(210/213)으로부터 원격에 위치한다. 이러한 기준 출력 교정 계수는 원시 스펙트럼 데이터를 지역 1차 표준 교정 광원의 알려진 밝기와 정합하는 교정된 스펙트럼 데이터로 변환하는 출력 알고리즘과 결합되어 사용된다. 한번 교정되면, 상기 계수는 비 표준 광원(204)과 같은 모든 광원에 대한 스펙트럼 밝기의 교정된 출력으로 원시 스펙트럼 데이터를 변환하는데 이용될 수 있다.
다시 도 2b 및 도 9로 돌아가면, 지역 1차 표준 교정 광원(206)은 남은 교정 처리에서 사용되지 않고, 시스템으로부터 분리되어 동작되지 않는다. 제품 기준 광원(204)은 스펙트럼 밝기가 알려지거나 알려지지 않을 수 있는 그러한 방법에서 제공된다(단계 902). 기준 분광기(210/213) 및 제품 분광기(202/203-1)는 예를 들면 적분구(208)를 통해 제품 기준 광원(204)로부터 광을 수신한다(단계 904). 도 2B 및 도 3에서 도시된 것처럼, 기준 분광기(210/213) 및 제품 분광기(202/230-1)는 적분구(208) 상의 다른 포트에 광학적으로 결합되어, 제품 기준 광원(204)로부터 광을 동시에 수신한다. 최적으로는, 교정을 나쁘게 할 수 있는 미세한 차이점을 포함하는 분리 포트들로부터의 광처럼 교정을 위해, 제품 분광기(202/203-1)는 기준 분광기(210/213)와 동일한 포트에 이어서 연결된다. 어느 경우에나 기준 분광기(210/213)는 분광 데이터의 교정된 출력을 만들어낸다. 결과적으로 제품 기준 광원(204)에 의해 만들어지는 절대 스펙트럼 밝기는 기준 분광기/검출기(210/213)의 교정된 출력으로부터 알려진다(단계 906). 필수적으로, 기준 분광기(210/213)에 의해 생성되는 교정된 출력은 동일한 소스, 예를 들면 제품 기준 광원(204)로부터 광을 수신하는 다른 분광기들의 출력을 교정하기 위한 사실상의 교정 표준이 된다.
제품 분광기(202/203-1)는 원시 또는 비 교정된 출력을 생성한다(단계 908). 그리고 비 교정된 출력은, 기준 분광기(210/213)에 의해 만들어지는 교정된 출력으로써 수신되는 제품 기준 광원(204)에 대한 "알려진" 스펙트럼 밝기와 비교된다(단계 910). 제품 분광기(202/203-1)의 출력을 기준 분광기(210/210)의 출력과 비교함으로써, 양 분광기가 동일한 소스를 동시에 볼 때, 알려진 밝기의 안정 광원에 대한 요구가 제거된다. 다음으로 일련의 기준 출력 보정 계수는 그 비교에 기초하여 제품 분광기(202/203-1)를 위해 구해질 수 있다. 위에서 언급된 것처럼, 이러한 기준 출력 교정 계수들은 제품 분광기(202/203-1)로부터의 원시 스펙트럼 데이터를 기준 분광기(210/213)에 의해 만들어지는 제품 기준 광원의 알려진 밝기에 정합되는 교정된 스펙트럼 데이터로 변환한다(단계 912). 본 교정 처리는 제품 분광기(202/203-1 내지 202/203-N)에 대해 반복될 수 있다. 본 교정 처리는 모든 기준 분광기(210/213) 또는 제품 분광기(202/203-1) 상에 지역적으로 실행되거나, 또는 분광기 교정 모듈(201) 상에서 원격적으로 실행될 수 있다. 기준 분광기가 앞에서 기재된 안정성 요구사항에 기초하여 신중하게 선택되지만, 기준 유닛의 무결성은 지역 1차 표준을 참조하여 주기적으로 확인되어야 하는 것으로 인식되어야 한다.
제품 분광기(202/203-1) 및 기준 분광기(210/213)가 광 섬유를 사용하는 광원에 결합 되면, 일반적으로 각각의 광 섬유의 전송 성질이 다르기 때문에 양 광원이 동시에 동일 소스를 동시에 보는 조건이 실현되지 않는다. 광 섬유 번들 전송에서 미세한 차이는 성취될 수 있는 정확도를 제한하는 단일의 가장 큰 원인이고, 심지어 새로 동일하게 제조되는 광 섬유 번들의 경우도 같다. 그러나 2개의 광 섬유 번들 사이의 차이는 짧은 기간에는 거의 일정하기 때문에, 양 측정 사이에 광 섬유를 교환하고 두 번의 측정을 함으로써 양호한 근사로 그들의 나쁜 영향을 제거할 수 있다. 양 측정값(M1, M2)은 신호(Sprod)와 신호(Sref)의 비(ratio)의 측정값이고, 두 개의 광 섬유 번들의 전송(T1 및 T2)에 의해 교란된다.
M1 = (T1Sprod)/(T2Sref) (1)
M2 = (T2Sprod)/(T1Sref) (2)
제품 분광기의 보정된 측정값은 양(√M1M2)과 동일하다. 이것은, 양 분광기가 방해하는 광학 장치 없이 직접 소스를 볼 때, 단일 측정에서 측정될 수 있는 양이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분광기 및 결합되는 결합 광학 장치의 교정은 운송 또는 다른 광학 구성요소의 추가로 인해 광학적 스루풋(throughput)의 변화를 고려하기 위한 단계에서 수행될 수 있다. 가장 어려운 부분은 분광기의 제조 시점에서 수행된다. 이 처리는 도 3 및 도 10에서 그래픽적으로 도시되어 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교정 시스템의 도면이다. 도 10은 지역 1차 표준에 측정 소급할 수 있는 2차 표준으로 제품 분광기의 응답 및 광학 결합 시스템의 처리를 교정하기 위한 처리를 도시한 흐름도이다. 제품 분광기(302/303)는 광 섬유(316) 및 광 수집 장치(314)와 정합된다(단계 1002). 광 섬유가 사용되면, 광 섬유는 처리 챔버에서 사용되는 것과 동일하게 교정을 위해 배치되어야 한다. 광 섬유 또는 광 섬유 번들의 굽힘 반지름(bend radius)에서 작은 변화는 스루풋(throughput)에 상당한 양의 변화를 일으킬 수 있다. 그 정보가 이용가능하지 않으면, 교정 동안 광 섬유의 배치가 알려지고 제조 기관에 전달되어 한다. 선택적으로 광 섬유는 단단한 도관(conduit) 내부에 놓일 수 있다.
제품 분광기(302/303)는 도 10에서 도시하는 흐름도에서 예시하는 처리에 따라 위에서 설명한 것과 같이 광 섬유(316)와 광 수집 장치(314)와 함께 교정될 수 있다(단계 1004). 필수적으로 광 수집 장치(314)는, 예를 들면 적분구(308)를 통해 스펙트럼 밝기가 알려지거나 알려지지 않은 광을 만드는 광원(304)과 같은 비 교정된 광원에 광학적으로 결합 된다. 광은 제품 분광기(302/303)와 기준 분광기(310/313)에 양쪽에 수신된다. 제품 분광기(302/303)는 비 교정된 출력(307)을 생성하고, 기준 분광기(310/313)는 분광 데이터(305)의 교정된 출력을 생성한다. 여기서 다시, 분광 데이터(305)의 교정된 출력은 제품 분광기(302/303)를 교정하기 위한 2차 표준을 제공한다. 비 교정된 출력(307)은 교정된 출력(305)과 비교되고, 제품 분광기(302/303)의 출력은 비교 결과에 따라 교정된다. 그렇게 하면서, 제품 분광기(302/303)와 연결된 광학 결합 시스템의 결합 시스템의 응답은 이제 교정된다. 제품 분광기(302/303)는 광 섬유(316) 및 광 수집 장치(314)와 함께 제품 챔버에 결합된다(단계 1006). 최적으로는 광 섬유(316)는 광 섬유의 위치 변화에 따른 광 섬유 전달도 상의 영향을 작게 하기 위해 교정 중에 정확하게 그대로 처리 챔버에서 구성되어야 한다. 선택적으로 광 섬유는 위치 변화에 따른 영향이 없는 액체 광 가이드(liquid guide) 또는 다른 유연한 광 가이드에 의해 대체될 수 있다. 일부 응용에서, 광학 수집 시스템에 결합 되는 단지 제품 분광기(302/303)를 교정하는 것만으로, 위에서 직접 기술한 것과 같이, 다중 처리 챔버에서 동일한 조건을 생성하기 위해 플라즈마 환경에서 일련의 조건을 재생성하는데 필요한 정확도를 제공할 수 있다. 그러나 플라즈마 챔버로 인한 광학적 전송 상의 영향을 설명하지는 않는다. 따라서 분광기의 보다 완벽한 교정은 처리 챔버에서 수행되는 2번째 단계를 포함한다.
제품 분광기가 기준 분광기로 교정되면, 제품 분광기는 도 4에 도시한 것과 같이 플라즈마 챔버에 결합 된다. 따라서 제품 분광기(402/403)는 광 섬유(416) 및 광 커플러(414)와 광학적으로 결합 되고, 차례로 챔버(420)의 뷰 포트 창(412)에 결합 된다. 다음으로 최종 "미세 조정(fine tuning)" 교정 단계는 제품 분광기(402/403)와 광학 결합 시스템, 예컨데 광 섬유(416) 및 광 커플러(414) 상에서 수행된다. 광 섬유(416)이 초기 교정 단계 동안의 구성과 동일한 처리 챔버에 배치될 수 없으면 미세 조정 단계는 특히 바람직하다. 미세 조정 교정 단계는 현 장(in situ)에서 단일 파장(또는 미세 조정은 광대역 광원을 이용하여 이루어지나 적어도 협대역의 파장)의 저가로 쉽게 구할 수 있고 휴대 형태인 안정 광원(409)을 이용하여 이루어진다. 광원(409)은 챔버(420)의 내부(422)에 놓이는데, 플라즈마 광을 뷰 포트 창(412)에서 대부분 볼 수 있는 챔버 위치에 놓인다. 동일한 위치가 모든 비슷한 챔버들에서 광원의 배치를 위해 이용될 수 있다. 정렬 지그(407)는 광원(409)의 위치를 최적화하기 위해 이용될 수 있고, 다른 처리 챔버에서 위치를 복제하기 위해 이용될 수 있다.
선택적으로, 도 5에 도시한 것처럼, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 기준 광원 챔버(540)는 처리 챔버(520)의 내부를 따라 배치될 수 있다. 최적으로는 광원 챔버(540)는 뷰 포트 창(512)에 대해 처리 챔버(520)의 반대 벽 상에 위치할 수 있고, 플라즈마를 뷰 포트 창에서 대부분 볼 수 있는 광 경로를 따라 위치할 수 있다. 따라서 광원(509)과 선택적인 정렬 지그(507)는, 이동 가능한 셔터(544)에 의해 덮어질 수 있는 창(542)에 의해 플라즈마로부터 보호될 수 있다. 셔터(544)는 교정을 위해 개방되고, 창을 보호하기 위해 플라즈마가 있을 때 폐쇄된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 6에 도시한 것처럼, 광원(609)은 기준 광원 챔버(640) 내부에서 창(642)과 이동 가능한 셔터(644) 뒤에 배치되고, 챔버(620)의 내부(622)에서 미리 정해진 위치에서 플라즈마 광 미믹(mimic:648)을 만들기 위한 광 요소(646) 뒤에 배치된다. 투사된 플라즈마 광 미믹을 위한 최적 위치는 챔버 에서 플라즈마의 위치와 동일할 것이 기대된다. 또는 선택적으로 물리적 광원이 위치하는 최적 위치, 예를 들어(도 5와 관련되어 위에서 설명한 것처럼) 플라즈마를 뷰 포트 창(612)에서 대부분 볼 수 있는 경로에 위치할 것이 기대된다. 광학적 구성요소(646)는 오목 거울 및 수렴 렌즈(converging lens) 중 하나일 수 있다. 광학 시스템(646)을 이용하면, (도 5에 관해 바로 위에서 설명한 것처럼)단지 창(642)만을 이용할 때보다 더 많은 광을 챔버(620)를 통해 분광기(602/03)로 전달할 수 있다. 최적으로는 내부(622) 안에서 광원 패턴의 모양을 (도면에 나타낸 것처럼) 플라즈마에 의해 생성된 광으로 모사한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 광학 시스템(646)은 플라즈마를 뷰 포트 창(612)에서 대부분 볼 수 있는 경로에 물리적 광원이 위치하는 위치에서 광원(609)의 실 이미지를 생성할 수 있다. 어느 경우에나 영상 및 비 영상 광학 시스템 모두 여기서 설명한 것처럼 수정될 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예 따른 처리 챔버에 결합된 동안 제품 분광기와 광학적 결합 시스템에 대해 미세 조정 교정을 수행하는 처리를 예시하는 흐름도이다. 상기 처리는 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 그러나 도 4 - 도 6에서 도시되는 시스템 구성 모두에서 미세 조정 교정 단계는 균등하게 잘 작동할 것이다. 미세 조정 교정 단계는 제품 분광기(402/403), 광 섬유(416) 및 광 커플러(414)를 챔버(420)의 뷰 포트 창(412)에 광학적으로 결합함으로써 개시된다(단계 1102). 다음으로 알려진 밝기를 가지는 협대역 광원(409)은 챔버(420)의 내부(422)에 미리 정해진 위치에 놓인다(단계 1104). 그리고 협대역 광원(409)으로부터의 광은 제품 분광기(402/403)에 의해 수신되고(단계 1106), 제품 분광기(402/403)는 출력을 만든다(단계1108). 제품 분광기(402/403)의 응답은 기준 분광기의 출력에 의해 사전 에 교정된 것을 상기하라, 따라서 그 출력은 적어도 부분적으로 교정된다. 더욱이 제품 분광기(402/403)는 (뷰 포트 창(412)을 포함하는) 처리 챔버(420)의 광학적 스루풋(throughput)으로 교정되지 않았다. 그러나 제품 분광기(402/403)는 협대역 광원(409)의 알려진 스펙트럼 밝기와 출력을 비교함으로써 잘 교정될 것이 분명하다(단계 1110). 비교가 좋으면, 더 이상 교정이 필요 없고 처리가 끝난다. 반면에, 비교가 미세 조정이 필요한 것으로 나타나면, 제품 분광기(402/403)에 의해 만들어지는 협대역 광원(409)과 연계되는 스펙트럼을 얻기 위한 출력이 협대역 광원(409)의 알려진 스펙트럼 밝기(들)로 설정된다. 이것은 제품 분광기(402/403)의 전체 스펙트럼 범위의 밝기에 대한 파장-독립 조정을 통해 성취될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 기준 분광기 및 광학 결합 시스템의 스루풋(throughput)은 처리 챔버와 함께 교정될 수 있다. 이 기술은 제조 설비에서 전체적으로 성취될 것이 기대된다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 결합 시스템과 처리 챔버의 처리량, 기준 분광기의 응답을 교정하기 위한 방법을 도시한 흐름도이다. 먼저 기준 분광기는 광학 결합 시스템과 함께 도 4 내지 도 6과 관련되어 기술된 것처럼 제품 챔버에 결합 된다(단계 1202). 다음으로 지역 1차 표준은 제조 챔버 내부에 정렬된다(단계 1204). 지역 1차 표준은 도 4에서 도시한 것과 같이 플라즈마 챔버의 내부; 도 5에 도시한 것과 같이 기준 분광계 시점의 수용각(acceptance angle)으로 시야각(field of view) 내의 광 챔버 내부; 또는 도 6에 도시한 것과 같이 광 챔버로부터 실 이미지로써 투사하는 위치에 위치할 수 있다. 다음으로 기준 분광기는 도 8에서 도시하는 흐름도에 의해 예시되는 방법에 대해 위에서 설명한 것과 같은 지역 1차 표준으로 교정된다. 즉 광은 광원에 의해 투사되고, 기준 분광기에서 수신되며, 기준 분광기는 출력을 만든다. 다음으로 그 출력은 지역 1차 표준에 대해 알려진 스펙트럼 밝기와 비교되고, 일련의 출력 교정 계수는 원시 밝기 출력을 지역 1차 표준에 대해 알려진 스펙트럼 밝기로 변환하는 기준 분광기에 대해 구해진다. 결과적으로 기준 분광기 및 챔버로부터 분광기로의 처리량은 지역 1차 표준 교정 광원에 의해 모두 교정될 수 있다.
여기서 기준 분광기를 사용하는 제조 환경에서 광학적 측정을 시작할 수 있다. 분광기의 무결성은 지역 1차 표준을 도 4에서 도시한 것처럼 플라즈마 챔버 내부에 재 위치시키면서, 도 5에 도시한 것처럼 제조 챔버의 내부로 지역 1차 표준으로부터 광을 투사하기 위해 광 챔버의 셔터를 개방하면서, 또는 도 6에 도시한 것처럼 광 챔버 내에 지역 1차 표준 교정 광원으로부터 제조 챔버 내의 실 이미지를 투사하면서 지역 1차 표준 교정 광원과 함께 주기적으로 확인될 수 있다. 설비에서 처리 챔버에 결합 되는 모든 분광기는 지역 1차 표준으로 교정이 요구되므로, 앞에서 언급한 기준 분광기의 장점은 비현실적이다.
따라서 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 기준 분광기의 출력은 처리 챔버에 역시 결합되는 제2 분광기를 교정하는 2차 교정으로써 이용된다. 그렇게 해서, 교정을 위해 지역 1차 기준 교정 광원을 사용하지 않고도 2차 분광기, 챔버 및 챔버로부터 분광기로의 스루풋은 모두 지역 1차 표준에 측정 소급할 수 있는 2차 기준으로 모두 교정될 수 있다.
다시 도 12로 돌아가서, 한 교정 방법은 도 4 내지 도 6에서 나타낸 것처럼 구성되어 제조 기준 광원을 가지는 지역 1차 표준 교정 광원을 대체함으로써 구현될 수 있다(단계 1208). 제조 기준 광원의 밝기는 알려지거나 알려지지 않을 수 있다. 다음으로 교정된 출력은 제조 기준 광원에 의해 방사되는 광에 대한 응답으로 기준 분광기에 의해 생성된다(단계 1210). 다음으로 제조 분광기는 처리 챔버와 결합 되고(단계 1212), (도면에서 특별하게 도시되지는 않았으나) 비 교정된 출력은 제조 기준 광원에 의해 방사되는 광에 대한 응답으로 제조 분광기에 의해 생성된다. 다음으로 제조 분광기는 제조 기준 광원으로 기준 분광기의 응답을 사용하여 교정될 수 있다(단계 1214).
최적으로는 기준 분광기는 챔버 및 챔버 창을 통해 공통 광학 경로를 이용할 수 있는 방법으로 제품 분광기와 함께 동시에 처리 챔버에 결합될 수 있고, 따라서 양 분광기는 모두 동시에 제품 기준 광원 분광기로부터 교정 광을 수신할 수 있다. 그렇게 하면서, 제조 분광기의 교정 밝기는 제조 분광기로부터 출력을 기준 분광기로부터 교정된 출력을 비교함으로써 제조 기준 광원과 함께 주기적으로 확인할 수 있다.
바로 위에서 설명한 단일 기준 분광기를 사용하는 교정 절차는 설비에서 각 처리 챔버를 위해 수행될 수 있다. 선택적으로 다음 챔버로부터 얻어지는 교정된 출력이 측정되는 처리 편차와 비교하여 작으면, 초기 기준 교정(단계 1204 내지 단계 1206)은 다음 챔버에 대해 생략될 수 있다.
위에서 설명된 교정 기술을 사용하면, 모든 제조 분광기로부터 얻어지는 모든 교정된 스펙트럼 데이터는 다른 처리 챔버 상의 모든 다른 제조 분광기로부터 얻어지는 교정된 스펙트럼 데이터와 비교될 수 있다. 더욱이 스펙트럼 데이터는 스펙트럼 기준 명세에 따라 기준 분광기를 통해 교정되기 때문에, 챔버로부터 광학적 방출 스펙트럼의 모든 이전 상태는 재생성될 수 있다. 선택적으로 다른 챔버로부터의 광학적 방출 스펙트럼은 현 챔버에서 재생성될 수 있다. 교차 기구 및 시간 기반 비교가 가능하고, 아울러 모든 교정된 기준 분광기는 물리적으로 분광기를 재교정함 없이 다른 처리 챔버에 물리적으로 재배치시킬 수 있다(그러나 분광기를 위한 기준 출력 교정 계수는 제조 분광기로부터 얻어지는 교정된 스펙트럼 데이터를 기준 분광기에 의해 얻어지는 교정된 스펙트럼 데이터와 비교함으로써 확인될 수 있다).
아래에 기술된 예시적인 실시예는 본 발명의 원리와 실용적인 적용예를 가장 잘 설명하고, 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고려하고 있는 특정의 용도에 적합하게 다양한 수정을 가한 여러 실시예를 위해 본 발명을 이해할 수 있도록 선택되고 기술되었다. 아래에 기술된 특정의 실시예는 본 발명의 범위를 결코 제한하는 것이 아니며 본 발명의 범위와 기술사상으로부터 벗어남이 없이 다양한 변형예와 환경에서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 보여진 실시예에 한정되는 것이 아니며, 여기에 기술된 원리와 특징에 모순되지 않는 가장 넓은 범위가 부여되는 것이다.
도면에서 흐름도 및 블록도는 본 발명의 다양한 실시에에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현에 대한 아키텍처, 기능성 및 작업을 예시한다. 이와 관련하여, 흐름도 및 블록도에서 각각의 블록은 특정의 논리적 기능 (들)을 구현하기 위한 실행 가능한 하나 이상의 명령을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 부분을 나타낼 수 있다. 또한 일부 선택적인 실행들에서 블록에서 지시되는 기능들이 도면에서 기재된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 예를 들면, 연속적으로 나타나는 2개의 블록이 관련된 기능성에 의존하며, 실질적으로는 거의 동시에 실행되거나, 때때로 순서가 바뀌어 실행될 수 있다. 또한 블록도 및/또는 흐름도에서 각 블록과 블록들의 조합은 특정 기능 또는 동작을 수행하는 특정 목적의 하드웨어 기반 시스템 또는 특정 목적의 하드웨어 및 컴퓨터 명령의 조합에 의해 구현될 수 있다.
여기에 사용된 용어는 특정의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 사용되었고, 본 발명을 제한하려는 의도는 없다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "포함한다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어는 언급된 특징들, 정수들, 스텝들, 작업, 구성요소, 및/또는 컴포넌트의 존재를 명시하며, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 스텝들, 작업, 구성요소, 컴포넌트, 및/또는 이들 그룹이 존재하거나 추가되는 것을 배제하는 것은 아니다.

Claims (62)

  1. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 방법에 있어서,
    지역 1차 표준으로 제1 분광기를 교정하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 복수의 비표준 교정 스펙트럼 밝기를 방출하는 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에서,
    상기 지역 1차 표준은 표준 교정 광원에 측정 소급할(traceable) 수 있는 응답을 가지는 교정된 광검출기이고,
    지역 1차 표준으로 제1 분광기를 교정하는 단계는,
    상기 제1 분광기에서 제2 광원으로부터의 광을 수신하는 단계;
    상기 교정된 광 검출기에서 상기 제2 광원으로부터의 광을 수신하는 단계;
    상기 교정된 광 검출기에서 상기 제2 광원으로부터 광을 수신하여 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제2 광원으로부터 광을 수신하여 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 교정된 광 검출기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제1 분광기를 교정하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에서,
    상기 표준 교정 광원은 국가 표준 기술 연구소(NIST) 표준인 방법.
  4. 제 1 항에서,
    상기 지역 1차 표준은 제2 광원인 방법.
  5. 제 4 항에서,
    상기 제2 광원은 복수의 표준 교정 스펙트럼 밝기를 방사하는 방법.
  6. 제 5 항에서,
    상기 제2 광원에 의해 방사되는 상기 표준 교정 스펙트럼 밝기는 국가 표준 기술 연구소(NIST) 표준에 측정 소급할 수 있는 방법.
  7. 제 4 항에서,
    상기 제1 및 제2 분광기는 상기 제1 광원으로부터 동시에 광을 수신하는 방법.
  8. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 방법에 있어서,
    지역 1차 표준으로 제1 분광기를 교정하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 복수의 비표준 교정 스펙트럼 밝기를 방출하는 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계는,
    상기 제2 분광기에 의해 생성되는 상기 비 교정된 스펙트럼 정보를 상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보와 비교하는 단계; 및
    상기 제2 분광기에 의해 생성된 상기 비 교정된 스펙트럼 정보와 상기 제1 분광기에 의해 생성된 상기 교정된 스펙트럼 정보의 비교에 기초하여 보정 계수를 생성하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
  9. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 방법에 있어서,
    지역 1차 표준으로 제1 분광기를 교정하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 복수의 비표준 교정 스펙트럼 밝기를 방출하는 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계;
    제3 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제3 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제3 분광기를 교정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  10. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 방법에 있어서,
    지역 1차 표준으로 제1 분광기를 교정하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 복수의 비표준 교정 스펙트럼 밝기를 방출하는 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계;
    스루풋(throughput) 레벨을 가지는 광학 결합 시스템에 상기 제2 분광기를 광학적으로 결합하는 단계;
    상기 광학 결합 시스템을 통해 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계; 및
    상기 광학 결합 시스템의 스루풋 레벨에 응답하여 상기 제2 분광기의 교정을 변경하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에서,
    상기 광학 결합 시스템은 광 섬유를 더 포함하고,
    상기 광 섬유의 공간 구성(Spatial Configuration)을 기록하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제 10 항에서,
    제3 광원으로 상기 제2 분광기의 교정을 미세 조정하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에서,
    제3 광원으로 상기 제2 분광기의 교정을 미세 조정하는 단계는,
    처리 챔버의 내부를 보기 위해 상기 처리 챔버 상에 배치되는 뷰 포트 창에 상기 광학 결합 시스템을 광학적으로 결합하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제3 광원으로부터 광을 수신하는 단계; 및
    상기 제3 광원에 관련되는 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기의 교정을 조정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  14. 제 13 항에서,
    상기 제3 광원은 단일 스펙트럼 파장에서 광을 방사하는 방법.
  15. 제 13 항에서,
    상기 제3 광원은 복수의 스펙트럼 파장에서 광을 방사하는 방법.
  16. 제 13 항에서,
    상기 처리 챔버의 내부에서 상기 제3 광원을 배치하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  17. 제 13 항에서,
    상기 처리 챔버는 상기 처리 챔버의 내부를 따라 배치되는 광 챔버를 더 포함하고,
    상기 처리 챔버의 상기 광 챔버 내부에 상기 제3 광원을 배치하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에서,
    상기 처리 챔버의 내부에서 플라즈마 및 반응물로부터 상기 제3 광원을 보호하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  19. 제 13 항에서,
    처리 챔버의 내부를 보기 위해 상기 처리 챔버 상에 배치되는 뷰 포트 창에 상기 광학 결합 시스템을 광학적으로 결합하는 단계는,
    상기 제2 분광기의 교정 동안에 상기 광 섬유의 공간 구성에 기초하여 상기 광 섬유를 공간적으로 구성하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  20. 삭제
  21. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 방법에 있어서,
    지역 1차 표준으로 제1 분광기를 교정하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 복수의 비표준 교정 스펙트럼 밝기를 방출하는 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계; 및
    제2 광원으로 상기 제2 분광기의 교정을 미세 조정하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 제2 광원으로 상기 제2 분광기의 교정을 미세 조정하는 단계는,
    처리 챔버의 내부를 보기 위해 상기 처리 챔버에 배치되는 뷰 포트 창에 상기 제2 분광기를 광학적으로 결합하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 제3 광원으로부터 광을 수신하는 단계; 및,
    상기 제2 광원에 관련되는 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기의 상기 교정을 조정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  22. 제 21 항에서,
    상기 제2 광원은 하나 이상의 스펙트럼 파장을 방사하는 방법.
  23. 제 22 항에서,
    상기 처리 챔버의 내부에 상기 제2 광원을 배치하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  24. 제 23 항에서,
    상기 처리 챔버는 상기 처리 챔버의 내부를 따라 배치되는 광 챔버를 더 포함하고,
    상기 처리 챔버의 상기 광 챔버 내부에 상기 제2 광원을 배치하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  25. 제 8 항에서,
    측정 안정도의 미리 정해진 레벨에 기초하여 제1 분광기를 선택하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  26. 제 13 항에서,
    표준 교정 스펙트럼 밝기를 가지는 상기 제2 광원으로 제1 분광기를 교정하는 단계는,
    상기 뷰 포트 창에 시야각(View Angle) 내로 표준 교정 스펙트럼 밝기를 가지는 상기 제2 광원을 배치하는 단계; 및
    상기 처리 챔버의 내부를 보기 위해 처리 챔버 상에 배치되는 뷰 포트 창에 상기 제2 분광기를 광학적으로 결합하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  27. 제 26 항에서,
    상기 뷰 포트 창의 시야각 내에 상기 제1 광원을 배치하는 단계; 및
    처리 챔버의 내부를 보기 위해 상기 처리 챔버 상에 배치되는 상기 뷰 포트 창에 상기 제2 분광기를 광학적으로 결합하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  28. 제 27 항에서,
    상기 제1 및 제2 분광기는 상기 제1 광원으로부터 동시에 광을 수신하는 방법.
  29. 제 27 항에서,
    상기 처리 챔버는 상기 처리 챔버 내부를 따라 배치되는 광 챔버를 더 포함하고,
    상기 처리 챔버의 상기 광 챔버 내부에 상기 제1 광원과 상기 제2 광원 중 하나를 배치하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  30. 제 29 항에서,
    상기 처리 챔버의 내부에서 플라즈마 및 반응물로부터 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 중 하나를 보호하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  31. 제 27 항에서,
    상기 처리 챔버는 상기 처리 챔버의 내부에 따라 배치되는 광 챔버를 더 포 함하고,
    상기 처리 챔버의 상기 광 챔버 내부에 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원 중 하나를 배치하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  32. 제 5 항에서,
    상기 제2 광원으로 상기 제1 분광기의 교정을 확인하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  33. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 방법에 있어서,
    복수의 표준 교정 스펙트럼 밝기를 방출하는 제2 광원인 지역 1차 표준으로 제1 분광기를 교정하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 복수의 비표준 교정 스펙트럼 밝기를 방출하는 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계;
    미리 정해진 주기 중에 하나 또는 미리 정해진 수의 측정값을 검출하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제2 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제2 광원으로부터 광을 수신하여 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 분광기에 의해 생성된 상기 교정된 스펙트럼 정보와 상기 제2 광원의 상기 표준 교정 스펙트럼 밝기를 비교하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  34. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 방법에 있어서,
    제2 광원인 지역 1차 표준으로 제1 분광기를 교정하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 복수의 비표준 교정 스펙트럼 밝기를 방출하는 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 비 교정된 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계;
    제1 광학 커플링 시스템에 상기 제1 분광기를 광학적으로 결합하는 단계;
    상기 제1 광학 결합 시스템을 통해 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제1 광 결합 시스템을 통해 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 제1 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    제2 광 결합 시스템에 상기 제2 분광기를 광학적으로 결합하는 단계;
    상기 제2 광 결합 시스템을 통해 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제2 광 결합 시스템을 통해 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 제2 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제2 광 결합 시스템에 상기 제1 분광기를 광학적으로 결합하는 단계;
    상기 제2 광 결합 시스템을 통해 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제1 분광기에서 상기 제2 광 결합 시스템을 통해 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하고 응답으로 제3 스펙트럼 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 광 결합 시스템에 상기 제2 분광기를 광학적으로 결합하는 단계;
    상기 제1 광 결합 시스템을 통해 상기 제1 광원으로부터 광을 수신하는 단계;
    상기 제2 분광기에서 상기 제1 광 결합 시스템을 통해 상기 제1 과원으로부터 광을 수신하여 제4 스펙트럼 정보를 생성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 제1 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 정보로 상기 제2 분광기를 교정하는 단계는,
    상기 제1 스펙트럼 정보 및 제3 스펙트럼 정보를 상기 제2 스펙트럼 정보 및 제4 스펙트럼 정보와 비교하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
  35. 제 34 항에서,
    상기 제1 스펙트럼 정보 및 제3 스펙트럼 정보를 상기 제2 스펙트럼 정보 및 제4 스펙트럼 정보와 비교하는 단계는,
    상기 제2 스펙트럼 정보 및 제3 스펙트럼 정보의 제1 곱(product)을 상기 제2 스펙트럼 정보 및 상기 제4 스펙트럼 정보의 제2 곱을 구하는 단계; 및
    상기 제1 곱과 상기 제2 곱의 비를 구하는 단계; 를 더 포함하는 방법.
  36. 제 35 항에서,
    상기 제1 및 제2 광학 결합 시스템은 광 섬유를 포함하는 방법.
  37. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 시스템에 있어서,
    기준 광원;
    상기 기준 광원에 광학적으로 결합되는 기준 분광기; 및,
    상기 기준 광원에 광학적으로 결합되는 제2 분광기; 를 포함하고,
    상기 기준 분광기는,
    상기 기준 광원으로부터 광을 수신하는 광 포트;
    상기 기준 분광기에 의해 얻어지는 원시 스펙트럼 밝기 정보를, 지역 1차 표준 교정 광원의 표준 교정 스펙트럼 밝기 정보와 상기 지역 1차 표준 교정 광원의 원시 스펙트럼 밝기 정보의 비교에 기초하여 교정된 밝기 정보로 변환하기 위한 계산 전자 장치(computational electronics); 및
    상기 기준 광원을 위한 상기 기준 분광기에 의해 생성된 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 출력하는 출력 포트; 를 포함하고,
    상기 제2 분광기는,
    상기 기준 광원으로부터 광을 수신하는 광 포트;
    상기 기준 광원을 위한 상기 기준 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 수신하는 입력 포트; 및
    상기 제2 분광기에 의해 생성된 원시 스펙트럼 밝기 정보를, 상기 기준 광원을 위한 상기 기준 분광기로부터 수신된 교정된 밝기 정보와 상기 기준 광원을 위한 상기 제2 분광기에 의해 만들어진 원시 스펙트럼 밝기 정보의 비교에 기초하여 교정된 밝기 정보로 변환하는 계산 전자 장치;
    를 포함하는 시스템.
  38. 제 37 항에서,
    상기 기준 분광기에 광학적으로 결합되고, 복수의 표준 교정 스펙트럼 밝기를 가지는 지역 1차 표준 교정 광원;
    을 더 포함하는 시스템
  39. 제 38 항에서,
    상기 지역 1차 표준 교정 광원의 대역폭은 상기 기준 분광기의 스펙트럼 범위를 포함하는 시스템.
  40. 제 37 항에서,
    표준 교정 광원에 측정소급할 수 있는 응답을 가지는 교정된 광 검출기를 더 포함하는 시스템
  41. 제 40 항에서,
    상기 지역 1차 표준 교정 광원은 상기 기준 분광기의 스펙트럼 밝기를 포함하는 시스템.
  42. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 시스템에 있어서,
    기준 광원;
    상기 기준 광원에 광학적으로 결합되는 기준 분광기;
    상기 기준 광원에 광학적으로 결합되는 제2 분광기;
    처리 체적(volume)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 복수의 벽과, 외면과 내면을 가지고 상기 복수의 벽 중 하나를 따라 배치되는 뷰 포트 창을 포함하는 플라즈마 챔버; 및
    상기 제2 분광기 및 상기 플라즈마 챔버 상의 창에 결합되는 광 결합 시스템; 를 포함하고,
    상기 기준 분광기는,
    상기 기준 광원으로부터 광을 수신하는 광 포트;
    상기 기준 분광기에 의해 얻어지는 원시 스펙트럼 밝기 정보를, 지역 1차 표준 교정 광원의 표준 교정 스펙트럼 밝기 정보와 상기 지역 1차 표준 교정 광원의 원시 스펙트럼 밝기 정보의 비교에 기초하여 교정된 밝기 정보로 변환하기 위한 계산 전자 장치(computational electronics); 및
    상기 기준 광원을 위한 상기 기준 분광기에 의해 생성된 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 출력하는 출력 포트; 를 포함하고,
    상기 제2 분광기는,
    상기 기준 광원으로부터 광을 수신하는 광 포트;
    상기 기준 광원을 위한 상기 기준 분광기에 의해 생성되는 상기 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 수신하는 입력 포트; 및
    상기 제2 분광기에 의해 생성된 원시 스펙트럼 밝기 정보를, 상기 기준 광원을 위한 상기 기준 분광기로부터 수신된 교정된 밝기 정보와 상기 기준 광원을 위한 상기 제2 분광기에 의해 만들어진 원시 스펙트럼 밝기 정보의 비교에 기초하여 교정된 밝기 정보로 변환하는 계산 전자 장치; 를 포함하는 시스템.
  43. 제 42 항에서,
    상기 플라즈마 챔버는,
    상기 처리 챔버의 벽 중 하나를 따라 배치되는 광 챔버를 더 포함하고,
    상기 광 챔버는 상기 뷰 포트 창에서 볼 수 있으며, 상기 광원은 상기 광 챔버의 내부에 배치되는 시스템.
  44. 제 43 항에서,
    상기 광 챔버는,
    상기 광 챔버와 상기 처리 챔버의 처리 체적 사이에 배치되어, 상기 처리 체적으로부터 상기 교정 광원을 분리시키는 광 챔버 창을 더 포함하는 시스템.
  45. 제 44 항에서,
    상기 광 챔버는,
    상기 광 챔버 창와 상기 처리 챔버의 처리 체적 사이에 배치되어 상기 광 챔버 창의 적어도 일 부분을 선택적으로 덮기 위한 셔터를 더 포함하는 시스템.
  46. 제 45 항에서,
    상기 광 챔버는,
    상기 플라즈마 챔버의 내부에서 상기 교정 광원으로부터 광 이미지를 투사하는 광학 구성 요소를 더 포함하는 시스템.
  47. 제 42 항에서,
    상기 교정 광원으로부터 광을 수신하기 위해 상기 뷰포트 창에 광학적으로 결합되는 기준 분광기; 및,
    교정된 스펙트럼 밝기 정보를 수신하기 위해 상기 기준 분광기와 전기적으로 결합되고, 비 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 수신하기 위해 상기 분광기와 전기적으로 결합되며, 비 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 교정된 스펙트럼 밝기 정보로 변환하기 위한 보정 계수를 결정하고, 상기 분광기에 상기 교정 계수를 보내는 교정 모듈;
    을 포함하는 시스템.
  48. 제 42 항에서,
    상기 제2 분광기 및 상기 기준 광원 사이에 결합되는 광 결합 시스템을 더 포함하는 시스템.
  49. 제 42 항에서,
    상기 제2 분광기에 결합되는 적분구 광 결합 시스템을 더 포함하고,
    상기 적분구 광 결합 시스템은 상기 기준 분광기 및 상기 기준 광원 사이에 결합되는 시스템.
  50. 제 49 항에서,
    상기 적분구 광 결합 시스템은,
    상기 기준 광원에 결합되는 제1 광 포트; 및
    상기 제2 분광기 및 상기 기준 분광기 중 하나에 결합되는 제2 광 포트를 더 포함하는 시스템.
  51. 삭제
  52. 삭제
  53. 삭제
  54. 삭제
  55. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 시스템에 있어서,
    처리 챔버; 및
    분광기; 를 포함하고,
    상기 처리 챔버는,
    처리 체적을 적어도 부분적으로 둘러싸는 복수의 벽;
    외면 및 내면을 가지고, 상기 벽 중 하나를 따라 배치되는 뷰 포트 창;
    상기 뷰 포트 창에서 보이는 교정 광원;
    상기 처리 챔버의 벽 중 하나를 따라 배치되어 상기 뷰 포트 창에서 볼 수 있는 광 챔버;
    상기 광 챔버와 상기 처리 챔버의 상기 처리 체적 사이에 배치되어, 상기 처리 체적으로부터 상기 교정 광원을 분리시키는 광 챔버 창; 및
    상기 교정 광원과 상기 광 챔버 창 사이에 배치되어, 상기 처리 챔버의 상기 처리 체적 내에서 상기 교정 광원으로부터 광 이미지를 투사하는 이미징 광학 소자(imaging optics); 를 포함하고,
    상기 분광기는 상기 교정 광원으로부터 광을 수신하기 위해 상기 뷰 포트 창에 광학적으로 결합되고,
    상기 교정 광원은 상기 광 챔버 내부에 배치되는 시스템.
  56. 제 55 항에서,
    상기 이미징 광학 소자는 오목 거울 및 수렴 렌즈 중 하나인 시스템.
  57. 제 55 항에서,
    상기 광원을 정렬하기 위해 상기 처리 체적 내부에 배치되는 위치 설정 지그(positioning jig)를 더 포함하고,
    상기 위치 설정 지그는 상기 교정 광원에 기계적으로 결합되는 시스템.
  58. 제 55 항에서,
    상기 교정 광원은 NIST(National Institute of Standard Technology)에 측정소급할 수 있는 복수의 표준 교정 스펙트럼 밝기를 방사하는 시스템.
  59. 제 55 항에서,
    상기 교정 광원으로부터 광을 수신하기 위해 상기 뷰 포트 창에 광학적으로 결합되는 기준 분광기와, 상기 분광기에 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 제공하기 위해 상기 분광기에 결합되는 데이터를 더 포함하는 시스템.
  60. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 시스템에 있어서,
    처리 체적을 적어도 부분적으로 둘러싸는 복수의 벽;
    외면 및 내면을 가지고, 상기 벽 중 하나를 따라 배치되는 뷰 포트 창; 및
    상기 뷰 포트 창에서 보이는 교정 광원; 을 포함하는 처리 챔버; 및
    상기 교정 광원으로부터 광을 수신하기 위해 상기 뷰 포트 창에 광학적으로 결합되는 분광기;
    상기 교정 광원으로부터 광을 수신하기 위해 상기 뷰 포트 창에 광학적으로 결합되는 기준 광원; 및
    교정된 스펙트럼 밝기 정보를 수신하기 위해 상기 기준 분광기와 전기적으로 결합되고, 비 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 수신하기 위해 상기 분광기와 전기적으로 결합되며, 비 교정된 스펙트럼 밝기 정보를 교정된 스펙트럼 밝기 정보로 변환하기 위한 보정 계수를 결정하고, 상기 분광기에 상기 교정 계수를 보내는 교정 모듈;
    을 포함하는 시스템.
  61. 오류 검출 및 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 방사 분석(radiometric) 광학 모니터링 시스템의 교정 시스템에 있어서,
    처리 체적을 적어도 부분적으로 둘러싸는 복수의 벽;
    외면 및 내면을 가지고, 상기 벽 중 하나를 따라 배치되는 뷰 포트 창; 및
    상기 뷰 포트 창에서 보이는 교정 광원; 를 포함하는 처리 챔버; 및
    상기 교정 광원으로부터 광을 수신하기 위해 상기 뷰 포트 창에 광학적으로 결합되는 분광기; 를 포함하고,
    상기 처리 챔버는,
    상기 뷰 포트 창, 상기 처리 챔버의 벽 중 하나의 일부 및 멀티 채널 어레이에 의해 범위가 한정되는 창 챔버;
    상기 창 챔버의 상기 처리 챔버의 벽 중 하나를 가로지르는 창 챔버 진입 포트; 및
    상기 멀티 채널 어레이;
    를 포함하고,
    상기 멀티 채널 어레이는,
    내면과 외면을 가지고, 구속 압력(confinement pressure)으로부터 상기 창 챔버 내부의 창 챔버 압력을 공기압적으로(pneumatically) 분리시키는 바디; 및
    미리 정해진 수량의 채널; 을 포함하며,
    상기 미리 정해진 수량의 채널 각각은 내부 단부와 외부 단부, 채널 직경을 가진 단면 형상, 상기 외부 단부와 상기 내부 단부 사이의 채널 길이를 구비하며, 상기 채널 직경, 상기 채널 길이, 및 상기 미리 정해진 수량의 채널 중 적어도 하나는 상기 미리 정해진 수량의 채널을 가로지르는 차압을 가지고 상기 미리 정해진 수량의 채널을 가로지르는 유속을 설정하는데 관련되어 있는 시스템.
  62. 제 42 항에서,
    상기 처리 챔버는,
    상기 뷰 포트 창, 상기 처리 챔버의 벽 중 하나의 일부 및 멀티 채널 어레이에 의해 범위가 한정되는 창 챔버;
    상기 창 챔버의 상기 처리 챔버의 벽 중 하나를 가로지르는 창 챔버 진입 포트; 및
    상기 멀티 채널 어레이;
    를 포함하고,
    상기 멀티 채널 어레이는,
    내면과 외면을 가지고, 구속 압력(confinement pressure)으로부터 상기 창 챔버 내부의 창 챔버 압력을 공기압적으로(pneumatically) 분리시키는 바디; 및
    미리 정해진 수량의 채널; 을 포함하며,
    상기 미리 정해진 수량의 채널 각각은 내부 단부와 외부 단부, 채널 직경을 가진 단면 형상, 상기 외부 단부와 상기 내부 단부 사이의 채널 길이를 구비하며, 상기 채널 직경, 상기 채널 길이, 및 상기 미리 정해진 수량의 채널 중 적어도 하나는 상기 미리 정해진 수량의 채널을 가로지르는 차압을 가지고 상기 미리 정해진 수량의 채널을 가로지르는 유속을 설정하는데 관련되어 있는 시스템.
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